ТЕМА 7. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ КРОВИ
ТЕМА 6. ЗНАЧЕНИЕ И ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА.
План:
Микроструктура мышечного волокна. В мышце различают среднюю часть – брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. Каждая мышца состоит из большого количества волокон поперечно-полосатой скелетной мускулатуры, расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани, по которым к ним подходят нервные волокна и сосуды. Снаружи поперечно-полосатое мышечное волокно покрыто сарколеммой, внутри в саркоплазме расположены миофибриллы, сократительный аппарат мышечного волокна, а также митохондрии и другие органеллы клеток. Волокно разделено на правильно чередующиеся участки (диски), обладающие разными оптическими свойствами. Одни участки анизотропны, то есть в обыкновенном свете выглядят темными. Другие участки в обыкновенном свете выглядят светлыми – они изотропны.
Каждая миофибрилла в свою очередь состоит из 2800 протофибрилл, представляющий собой длинные цепочки молекул белков миозина и актина. Миозиновые нити вдвое толще актиновых. В состоянии покоя нити расположены таким образом, что тонкие длинные актиновые нити входят в промежуток между толстыми и более короткими нитями миозина. Важным компонентом микроструктуры миофибриллы является наличие многочисленных поперечных мостиков, соединяющих между собой актиновые и миозиновые нити. При сокращении мышечного волокна за счет этих мостиков нити начинают скользить друг по другу, актиновые нити вдвигаются в промежуток между миозиновыми. Причиной скольжения является химическое взаимодействие между актином и миозином в присутствии ионов кальция и АТФ. Наблюдается нечто подобное зубчатому колесу, протягивающего одну группу нитей относительно другой. Роль зубчиков в этом процессе принадлежит поперечным мостикам, за счет которых взаимодействуют между собой молекулы актина и миозина.
Показатели мышц в онтогенезе. На протяжении онтогенеза значительно изменяется общая масса мышечной ткани, причем вес мышц в ходе роста увеличивается значительно интенсивнее, чем вес многих других органов. Например, у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет – 27%, в 17-18 лет – 44% (у спортсменов, как известно, мышечная масса может достигать 50%).
В ходе онтогенеза происходят значительные изменения в микроструктуре мышц. Рост мышечной массы в постнатальном периоде происходит за счет увеличения не количества, а размеров мышечных волокон. Происходит утолщение миофибрилл и как результат – утолщение мышечных волокон. Стабилизация, прекращение роста мышечных волокон происходит к 18-20 годам, то есть примерно в те же сроки, что и стабилизация роста скелета. А вот в старости происходит противоположный процесс – атрофия мышечных волокон, приводящая к уменьшению их диаметра. Поперечная исчерченность мышечных волокон при старении ослабляется. Перестает быть строго параллельным направление мышечных волокон, появляются неправильно, спирально и даже кольцеобразно расположенные группы мышечных волокон. Развитие гистоструктуры соединительнотканных элементов мышц идет особенно интенсивно в раннем детском возрасте, значительного уровня достигая к 7 годам. В 19-20 лет соединительнотканные элементы мышц являются мощным каркасом как для всей мышцы, так и для каждого мышечного волокна в отдельности. При старении соединительная ткань мышц подвергается атрофическим изменениям. В саркоплазме обнаруживаются жировые включения, а также участки восковидного перерождения.
Существенные изменения в ходе онтогенеза претерпевают ядра мышечных волокон, играющие важную роль в развитии и функционировании ткани. Известно, например, что мышцы эмбриона значительно богаче ядрами, чем мышцы детей и взрослых. Уменьшение количества ядер происходит параллельно с утолщением диаметра мышечного волокна. При старении по мере развития дистрофических изменений количество ядер снова начинает увеличиваться, при этом изменяется также их форма.
Иннервация и кровоснабжение мышечных единиц. Двигательные нервные окончания в мышцах появляются еще задолго до рождения и длительное время после рождения их сеть продолжает развиваться. А вот проприорецепторный аппарат формируется более быстрыми темпами, и опережает в своем развитии моторные окончания. К моменту рождения нервно-мышечное веретено уже имеет хорошо выраженную капсулу, извитые и разветвленные нервные волокна и мышечный стержень. С возрастом меняется не только структура, но и их распределение в мышце. Так, если у новорожденного «веретена» расположены более или менее равномерно, то к 4-11 годам нервно-мышечные веретена обнаруживаются в большей мере в концевых третях, чем в середине. Примерно до 17 лет и старше особенно быстро увеличивается количество мышечных веретен в участках мышц, испытывающих наибольшее растяжение. Кровоснабжение мышц в эмбриональном и в раннем детском возрасте развито уже хорошо, но в отличие от взрослого организма в этом периоде тип ветвления сосудов мышц иной: он бывает рассыпной или переходный, а у взрослого – магистральный. В общем можно отметить, что структура артериального русла мышц формируется уже к рождению.
В ходе онтогенеза существенным образом изменяются и функции мышц. Одним из важных показателей функции мышц является их лабильность. Под лабильностью или функциональной подвижностью Н.Е. Введенский понимал большую или меньшую скорость тех элементарных реакций, которыми сопровождается физиологическая деятельность данного аппарата, в нашем случае мышечного. Мерой лабильности по Введенскому является наибольшее число потенциалов действия, которое возбудимый субстрат способен воспроизвести в 1 сек под влиянием раздражителя. Наиболее низкая лабильность отмечается во внутриутробном периоде. Скелетная мускулатура воспроизводит лишь 3-4 сокращения в секунду, тогда как у взрослого – до 60-80. Во внутриутробном периоде при превышении оптимальной величины частоты раздражения мышца продолжает сокращаться столько времени, сколько длится раздражение, при этом отсутствует свойственное у взрослого состояние пессимума. Пессимальное торможение заключается, как известно, в уменьшении величины тетанического сокращения при очень высокой частоте раздражения мышцы, при этом сила ее сокращения снижается. Возрастные изменения функциональной лабильности мышц во многом связаны с состоянием нервно-мышечных синапсов. На это указывает, например, невозможность реализации истинного пессимума в антенатальном периоде. Кроме того, по мере созревания мионевральных синапсов укорачивается в 4 раза время передачи возбуждения с нерва на мышцу.
При старении пессимальное торможение развивается значительно легче, чем в зрелом возрасте. На это указывает факт того, что у старых крыс пессимум развивается уже при частоте импульсов 60-80, тогда как у молодых животных при той же продолжительности отдельного импульса необходимы частоты 150-200 Гц. Эти данные показывают, что с возрастом снижается функциональная лабильность нервно-мышечного аппарата.
Значительным своеобразием в антенатальном периоде отличается рефлекторная реакция мышц-антагонистов. Вместо типичной для взрослого организма реакции реципрокного торможения в этом периоде сокращение сгибателя сопровождается одновременным сокращением разгибателя. Этот тип рефлекторных мышечных сокращений характеризуется участием не только мускулатуры конечностей, но и дыхательных мышц.
Одной из существенных особенностей функционирования мускулатуры в антенатальном периоде и новорожденных является постоянная активность скелетных мышц. На начальных этапах развития скелетная мускулатура выполняет в основном терморегуляционную функцию. Адекватным раздражителем при этом является снижение температуры ниже индифферентного уровня. В отличие от взрослого у детей скелетные мышцы не расслабляются даже во время сна. Такая постоянная активность скелетных мышц является стимулятором бурного роста мышечной массы, а также и развития рабочих возможностей формирующихся мышц. Двигательная деятельность ребенка в первые месяцы жизни характеризуется так называемой сгибательной гипертонией новорожденных и рядом обобщенных двигательных рефлексов (охватывание, двигательный рефлекс Бабинского). В результате этих движений происходит усиление полного тонуса.
Мощным стимулом развития нервно-мышечного аппарата является возникновение и развитие антигравитационных реакций (удержание головы, поза сидения и стояние). При этом развивается и совершенствуется не только аппарат двигательной активности, возникающие при этом моторно-висцеральные рефлексы вызывают глубокую перестройку деятельности таких систем, как сердечно-сосудистая, дыхательная и т.д. В механизмах развивающихся изменений существенное значение принадлежит усилению тонуса блуждающего нерва.
Быстрота движений характеризует способность выполнять различные действия в наиболее короткий отрезок времени. Развитие этого качества определяется состоянием самого двигательного аппарата и деятельностью центральных иннервационных механизмов, то есть высокий уровень быстроты движений тесно связан с подвижностью и уравновешенностью процессов возбуждения и торможения. С возрастом быстрота движений увеличивается.
Определяя этот показатель по максимальной частоте оборотов педалей велоэргометра, удалось установить, что наибольшее развитие этого качества достигается у детей 14-15 лет. Быстрота движения тесно связана и с другими качествами – силой и выносливостью. Примечательно, что максимальные показатели быстроты вращения педалей зависят от сопротивления движению педалей, так как увеличение нагрузки, прилагаемой в упражнении, приводило к смещению максимальных значений скорости в сторону более старших возрастов. Такая же картина была обнаружена и при увеличении длительности педалирования, то есть когда испытуемым требовалось проявить большую выносливость. Таким образом, быстрота движений на разных этапах онтогенеза зависит от степени функционального развития нервных центров и периферических нервов, что определяет в конечном счете скорость передачи возбуждения от нейронов к мышечным единицам. Исследования показали, что скорость проведения импульсов в волокнах периферических двигательных нервов достигает величин взрослых уже к 5 годам. Это положение подтверждается данными гистологии, показывающими, что строение волокон передних спинномозговых корешков у человека начинает соответствовать строению взрослого организма между 2 и 5 годами, а волокон задних корешков – между 5 и 9 годами.
Выносливость – это способность продолжать работу при развивающемся утомлении. Но несмотря на большую практическую значимость выяснения возрастных особенностей развития выносливости, развитие этой стороны двигательных качеств менее всего изучено.
Статическая выносливость (измеряемая по времени сжимания рукой кистевого динамометра при силе, равной половине от максимального) с возрастом значительно увеличивается. Например, у мальчиков 17 лет выносливость была в 2 раза выше, чем у семилетних, а достижение взрослого уровня происходит только в 20-29 лет. К старости выносливость уменьшается примерно в 4 раза. Примечательно, что в разные возрастные периоды выносливость не зависит от развития силы. Если наибольший прирост силы наблюдается в 15-17 лет, то максимум повышения выносливости происходит в возрасте 7-10 лет, то есть при быстром развитии силы развитие выносливости замедляется.
ТЕМА 7. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ КРОВИ.
Общие свойства крови в онтогенезе. Общее количество крови по отношению к весу тела новорожденного составляет 15%, у детей одного года – 11%, а у взрослых – 7-8%. При этом у мальчиков несколько больше крови, чем у девочек. Однако в покое в сосудистом русле циркулирует лишь 40-45% крови, остальная часть находится в депо: капиллярах печени, селезенки и подкожной клетчатки и включается в кровоток при повышении температуры тела, мышечной работе, при кровопотере и т.п.
Удельный вес крови новорожденных несколько выше, чем у детей более старших возрастов, и составляет соответственно – 1,06-1,08. Установившаяся в первые месяцы плотность крови (1,052-1,063) сохраняется до конца жизни. Вязкость крови у новорожденных в 2 раза больше, чем у взрослых и составляет 10,0-14,8 усл.ед. К концу первого месяца эта величина снижается и достигает обычно средних цифр – 4,6 усл.ед. (по отношению к воде). Величины вязкости крови у лиц пожилого возраста не выходят за пределы нормы (4,5).
Биохимические свойства крови. У человека химический состав крови отличается значительным постоянством. Наибольшие отклонения, если за норму принять содержание веществ в крови взрослых людей, можно отметить в период новорожденности и в старческом возрасте.
Белковый состав крови в течение онтогенеза претерпевает ряд изменений: от момента рождения до зрелости происходит увеличение содержания белков в крови, устанавливаются определенные соотношения в белковых фракциях. Функциональные возможности синтезирующих белки плазмы органов, прежде всего печени, относительно низки в момент рождения, постепенно усиливаются, что приводит к нормализации состава крови.
Содержание липидных фракций новорожденных отличается от спектра этих веществ у более старших детей и взрослых тем, что у них значительно увеличено содержание альфа-липопротеинов и понижено количество бета-липопротеинов. К 14 годам показатели приближаются к нормам взрослого человека. Количество холестерина в крови новорожденных относительно невысоко, и увеличивается с возрастом. При этом отмечается, что при преобладании в пище углеводов уровень холестерина в крови повышается, а при преобладании белков – понижается. В пожилом и старческом возрастах уровень холестерина увеличивается.
Содержание глюкозы в крови детей ниже, чем у взрослых, особенно в первые дни жизни. Например, у грудного ребенка эта величина составляет 70-80 мг%, у детей 12-14 лет – 120 мг%. У взрослого в крови содержится 100-120 мг% глюкозы.
Уровень молочной кислоты у грудного ребенка может на 30% превышать таковой у взрослых, что связано с повышением уровня гликолиза у детей. С возрастом содержание молочной кислоты в крови ребенка постепенно падает. Так, уровень молочной кислоты у ребенка в первые 3 месяца жизни составляет 18,7 мг%, к концу 1 года – 13,8 мг%, а у взрослых – 10,2 мг%.
Форменные элементы крови в онтогенезе. Содержание эритроцитов в мм3 крови также подвержено возрастным изменениям У новорожденного эта величина колеблется от 4,5 млн в мм3 до 7,5 млн, что, по-видимому, связано с недостаточным снабжением кислородом плода в последние дни эмбрионального периода и во время родов. После родов условия газообмена улучшаются, часть эритроцитов разрушается. Кровь новорожденных содержит значительное количество незрелых форм эритроцитов, содержащих ядро.
У детей от 1 до 2 лет наблюдаются большие индивидуальные отличия в числе эритроцитов. Подобный широкий размах в индивидуальных данных отмечается также от 5 до 7 и от 12 до 14 лет, что, по-видимому, находится в прямой связи с периодами ускоренного роста.
Одним важных свойств клеточных мембран является их избирательная проницаемость. Этот факт обусловил то, что при помещении эритроцитов в растворы с различной концентрацией солей, наблюдаются серьезные изменения в их структуре. При помещении эритроцитов в раствор, осмотическое давление которого ниже, чем плазмы (гипотонический раствор), по законам осмоса вода начинает входить внутрь эритроцита, они набухают и их мембраны разрываются, происходит гемолиз. У человека гемолиз начинается при помещении его эритроцитов в 0,44-0,48% раствор NaCl. Способность эритроцитов противостоять гемолизу называется осмотической резистентностью. Она значительно выше у новорожденных и детей грудного возраста, чем у взрослых. Например, максимальная стойкость эритроцитов у грудных детей находится в пределах 0,24-0,32% (взрослых 0,44-0,48%).
Содержание гемоглобина в онтогенезе имеет следующие особенности. В период внутриутробной жизни у плода в первые 6 месяцев преобладает фетальный гемоглобин HbF. Существенным является тот факт, что он обладает более высоким сродством к кислороду и может насыщаться на 60% О2 при таком напряжении O2, когда гемоглобин матери насыщается на 30%, то есть при одном и том же напряжении О2 кровь плода будет содержать больше О2, чем материнская кровь. Эти особенности гемоглобина плода обеспечивают возможность транспортировать кислород от крови матери к крови ребенка, удовлетворяя потребности тканей в кислороде. К моменту рождения количество HbF снижается и остается на уровне 20%, а 80% составляет HbA. К 4-5 месяцу жизни HbF остается всего 1-2%.
Для детей периода новорожденности характерно повышенное содержание гемоглобина. Но, начиная с первых суток постнатальной жизни количество гемоглобина постепенно падает, причем это падение не зависит от веса ребенка. Количество Hb у детей первого года значительно снижается к 5 месяцу и остается на низком уровне до конца 1 года, с возрастом количество гемоглобина увеличивается.
У лиц пожилого и старческого возраста количество гемоглобина несколько снижается, приближаясь к нижней границе нормы, выведенной для зрелого возраста.
Лейкоформула. Количество лейкоцитов у ребенка первых дней жизни больше, чем у взрослых, и в среднем колеблется в пределах 10-20 тыс.в мм3. Затем количество лейкоцитов начинает падать. Как и для эритроцитов, существуют широкие пределы колебания числа лейкоцитов в первые дни постнатальной жизни от 4600 до 28 тыс. Характерным в картине лейкоцитов у детей этого периода является следующее. Нарастание количества лейкоцитов в течение 3 часов жизни (до 19600), что, по-видимому, связано с рассасыванием продуктов распада тканей ребенка, тканевых кровоизлияний, возможных во время родов, через 6 часов – 20 тыс., через 24 – 28 тыс., через 48 – 19 тыс. К 7 суткам число лейкоцитов приближается к верхней границе взрослых и составляет 8000-11000. У детей 10-12 лет число лейкоцитов в периферической крови колеблется в пределах 6-8 тыс., т.е. соответствует количеству лейкоцитов у взрослых.
Также имеет свои возрастные особенности лейкоцитарная формула (соотношение различных форм лейкоцитов в процентах). Лейкоцитарная формула крови ребенка в период новорожденности характеризуется:
1) последовательным увеличением числа лимфоцитов от момента рождения к концу периода новорожденности (при этом на 5-е сутки происходит перекрест кривых падения нейтрофилов и подъема лимфоцитов);
2) значительным количеством юных форм нейтрофилов;
3) большим количеством юных форм, миелоцитов, бластных форм;
4) структурной незрелостью и хрупкостью лейкоцитов.
У детей первого года жизни при довольно широких пределах колебаний общего числа лейкоцитов наблюдаются и широкие пределы вариаций процентного содержания отдельных форм. Высокое содержание лимфоцитов и малое количество нейтрофилов в первые годы жизни постепенно выравнивается, достигая к 5-6 годам почти одинаковых величин. После этого процент нейтрофилов постепенно растет, а процент лимфоцитов понижается.
Малым содержанием нейтрофилов, а также недостаточной их зрелостью и фагоцитарной активностью отчасти объясняется большая восприимчивость детей младших возрастов к инфекционным заболеваниям.
Формирование иммунитета ребенка. Роль различных факторов в этом процессе. Как известно, под иммунным процессом понимают ответ организма на определенного рода раздражение, на вторжение чужеродного агента – антигена. Защищая организм от вторжения антигенов, кровь вырабатывает особые белковые тела – антитела, которые обезвреживают антигены, вступая с ними в реакцию самого разнообразного характера. При этом активно вырабатываются антитела лимфоциты, при участии и контроле со стороны других иммунных клеток. В эмбриональном периоде антитела в организме плода не вырабатываются, и, несмотря на это, в первые 3 месяца после рождения дети почти полностью невосприимчивы к инфекционным заболеваниям. Это объясняется тем, что плод получает готовые антитела (гамма-глобулины) через плаценту от матери. В грудном периоде часть антител ребенок получает с материнским молоком. Кроме того, невосприимчивость новорожденных детей к некоторым заболеваниям связана с недостаточной зрелостью организма, особенно его НС. По мере созревания организма, его НС, ребенок постепенно приобретает все более стойкие иммунологические свойства. Ко второму году жизни вырабатываются уже значительное количество иммунных тел.
Замечено, что у детей, воспитывающихся в коллективах, быстрее формируются иммунные реакции. Это объясняется тем, что в коллективе ребенок подвергается скрытой иммунизации: попадания от заболевших детей в организм ребенка малых доз возбудителя не вызывает у него заболевания, но активирует выработку антител. Если это повторяется несколько раз, то приобретается иммунитет к данному заболеванию.
К 10 годам иммунные свойства организма хорошо выражены и в дальнейшем они держатся на относительно постоянном уровне и начинают снижаться после 40 лет. Немаловажную роль в формировании иммунных реакций организма играют профилактические прививки.
Возрастные особенности кровообращения. Кровь может выполнять жизненно необходимые функции, только находясь в непрерывном движении. Циркуляция крови в организме составляет сущность кровообращения и обеспечивается деятельностью органов кровообращения: сердца и кровеносных сосудов. Сосудистая система человека как представителя класса млекопитающих состоит из двух кругов кровообращения: большого и малого. Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке (с аорты), затем кровь по артериям поступает к тканям и органам, в которых имеется разветвленная капиллярная сеть. Кровь, отдавшая кислород и поглотившая углекислоту и продукты обмена, поступает в вены, заканчивающиеся в правом предсердии. Малый круг предназначен для насыщения крови кислородом и выделения углекислоты. Он начинается в правом желудочке, кровь из которого через легочную артерию попадает в легкие и через легочную вену возвращается в левое предсердие. Такова общая схема системы кровообращения в организме взрослого человека.
Возрастные особенности функционирования сердца. После рождения сердце ребенка растет и увеличивается, в нем происходят процессы формообразования. Сердце новорожденного имеет поперечное положение и шаровидную форму, это объясняется тем, что относительно большая печень делает высоким свод диафрагмы, поэтому сердце новорожденного находится на уровне 4 левого межреберья. Под влиянием сидения и стояния к концу первого года жизни опускается диафрагма, и сердце занимает косое положение. К 2-3 годам верхушка сердца доходит до уровня 5 ребра, а у 10-летних детей границы сердца такие же, как и у взрослых.
Рост предсердий в течение первого года жизни опережает рост желудочков, и только после 10 лет рост желудочков начинает превышать рост предсердий.
Возрастные изменения массы сердца связаны с тем, что масса сердца растет на первом году жизни, к восьми месяцам увеличиваясь вдвое, к трем годам утраиваясь, к 5 – увеличивается в 4 раза, а в 16 лет – в 11 раз.
При этом масса сердца у мальчиков превышает в первые годы жизни этот показатель у девочек, а в 12-13 лет, напротив, в связи с наступлением периода усиленного роста у девочек, его масса становится больше, чем у мальчиков. К 16 годам сердце девочек вновь начинает отставать в массе от сердца мальчиков.
Частота сердечных сокращений у плода колеблется от 120 до 150 в минуту. В первые 2 суток после рождения ЧСС несколько ниже внутриутробного, что объясняется повышением внутричерепного давления, изменением теплопродукции в связи с переходом в среду с более низкой температурой, и наконец, угнетением симпатических влияний. В последующую неделю ЧСС несколько повышается до 120-140 ударов в мин. Впоследствии с возрастом ЧСС уменьшается. Например у детей дошкольного возраста в 6 лет оно составляет 95 уд/мин, у школьников 7-15 лет изменяется в пределах 92-76 в мин
Замедление ЧСС является результатом изменения лабильности синусного узла и становления более совершенных форм нейрогуморальной регуляции сердца. Усиление тонического влияния блуждающего нерва приводит не только к текущему снижению частоты сердечного ритма, но и изменяет метаболизм синусного узла, приводя к стойкому снижению его лабильности с возрастом.
В возрасте после 60 лет ЧСС несколько снижается, развивается "ригидность", "косность" сердечного ритма, которая отчетливо видна в условиях различных нагрузок. Замедление ритма сокращений, в данном случае, связана со снижением лабильности синусного узла, а его "косность" - с ослаблением влияния экстракардиальных нервов на сердце.